EuroWire March 2017

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Articolo tecnico
Marzo 2017 118
cavi CA e CC vengono misurati solo da
un tipo di registratore di transitori, per
quanto riguarda le applicazioni a CA e a CC
vengono utilizzati diversi ripartitori.
Un partitore capacitivo HV è
preferibilmente utilizzato per effettuare
le misurazioni sui cavi CA. I cavi CC
richiedono un partitore a banda larga
dotato di un ramo resistivo per ottenere la
caratteristica di risposta desiderata.
Tale caratteristica di risposta è anch’essa
essenziale quando si utilizzano altri
dispositivi di misurazione di tensione
per le misurazioni TDR in linea, come ad
esempio i trasformatori di misura che
sono installati nelle reti elettriche. La loro
capacità deve essere ancora dimostrata.
L’attivazione dell’elaborazione del
segnale è inoltre essenziale per la qualità
e la precisione di misurazione. Sia la
simulazione, sia gli esperimenti hanno
confermato che una semplice attivazione
sul fronte è sufficiente sui sistemi di cavi a
corrente continua.
Sui sistemi di cavi a corrente alternata
la tensione operativa stessa impedisce
tale semplice attivazione sul fronte.
Viene quindi realizzato un dispositivo di
rilevamento delle cariche disruptive molto
rapido per attivare l’elaborazione del
segnale.
I componenti necessari per il registratore
di transitori dipendono dal fatto che
questo venga utilizzato per la prova o per
il monitoraggio dei cavi. Il registratore
per la prova del cavo è un piccolo
dispositivo Plugin che opera mediante
un proprio PC o con quello del sistema di
prova HV computerizzato. Esso contiene
principalmente l’hardware richiesto per la
misurazione (Figura 4).
Il registratore per il monitoraggio di cavi
è un dispositivo indipendente, robusto e
di piccole dimensioni. Oltre all’hardware
di misurazione, contiene un PC con un
software appositamente predisposto.
Questo PC funziona costantemente nel
corso degli anni, può essere riavviato
e azionato con comando a distanza, e
deve essere alimentato da un gruppo di
continuità (UPS) in caso di guasto dei cavi
(Figura 4).
Prove sperimentali
Sono state eseguite delle misurazioni
pratiche su diversi campioni di cavi per
dimostrare il principio di misura e i risultati
della simulazione.
Pertanto i campioni dei cavi AC o CC
sono stati avvolti su bobine per cavi o su
dispositivi di bobinatura rotanti.
Cavo CA (XLPE, 20kV)
La configurazione della prova consisteva
in due cavi MT collegati in serie e di
lunghezze leggermente diverse (Figura 5).
Parametri:
• Cavo 1:
758m
• Cavo 2:
708m
• Ulteriori parametri:
non noti
• Tensione CA:
fino a 10kV, 50Hz, collegata
all’estremità vicina del cavo 1 (si
vedano la Figura 1 e la Figura 6)
• Apparecchiature di misurazione:
registratore di transitori per la
localizzazione dei guasti, partitore
a banda larga (resistivo-capacitivo),
partitore ad alta tensione a corrente
alternata (capacitivo non smorzato)
La scarica disruptiva simulata è stata
generata utilizzando uno spinterometro
(Figura 5) che è stato installato all’estremità
lontana dell’intera lunghezza del cavo o
nel punto di collegamento tra i due cavi.
La tensione è stata aumentata a 10kVrms e
fino all’accensione dello spinterometro. Il
segnale risultante delle onde progressive è
stato registrato.
I segnali sono stati presi dal circuito ad alta
tensione utilizzando un partitore resistivo-
capacitivo a banda larga (per le misure
di riferimento) o un partitore capacitivo
non smorzato ad alta tensione e corrente
alternata di tipo WCF[6] (Figura 6). L’uscita
del partitore HV è stata collegata con il
registratore di transitori mediante un cavo
di misurazione coassiale. La misura di
riferimento con il partitore a banda larga è
indicata nella Figura 7.
Pertanto, il canale 1 (Ch1, blu) mostra
le riflessioni del segnale quando lo
spinterometro è collegato all’estremità
lontana di entrambi i cavi e il canale
2 (Ch2, rosso) mostra le riflessioni del
segnale quando lo spinterometro è
collegato al punto di connessione tra i cavi.
Il diagramma superiore indica la
registrazione completa del segnale per
circa 300μs. Il diagramma centrale mostra
l’ingrandimento della prima e della
seconda riflessione. Il diagramma inferiore
rappresenta le curve differenziate con
Ch11 in relazione a Ch1 e Ch12 in relazione
a Ch2.
Partendo da questa misurazione, si
determina la velocità di propagazione per
Ch1 secondo l’equazione 2 sulla base T
= 17,0μs con v = 172,5m/µs. Ora il valore
Tx = 8,79μs di Ch2 indica esattamente la
lunghezza del campione di cavo di 758m.
Supponendo un’inesattezza di ±0,2μs
per la valutazione del tempo sia per la
lunghezza totale sia per la lunghezza
parziale, è possibile calcolare che il guasto
si presenta nelle seguenti lunghezze di
cavo.
Sulla base della lunghezza del cavo
accertata di 758m la deviazione massima è
pari a 11m, ovvero 0,75% della lunghezza
completa del cavo.
Inoltre, il segnale misurato mostra un
deterioramento significativo che deriva
dall’attenuazione del cavo stesso e dalla
sua dispersione.
Le comparazioni tra le forme d’onda nei
canali Ch1 e Ch2 mostrano che anche le
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▲ Figura 4: Modelli 3D di registratori di transitori per
le prove dei cavi (sinistra) e per il monitoraggio dei
cavi (destra)
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▲ Figura 5: Cavo CA con spinterometro (dettaglio)
▲ ▲ Figura 6: Sorgente CA e partitore HV
▼ ▼ Figura 7: Misurazione con partitore a banda larga